高壓變頻器常見故障及操作維護(hù)探析

田浩

摘 要：目前，高壓變頻器因具有顯著的節(jié)能效果而被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。但在日常使用過程中，高壓變頻器難免會出現(xiàn)各種故障。由此，本文主要分析高壓變頻器常見的故障，如功率單元常見故障、調(diào)制板常見故障、回路接線常見故障、風(fēng)扇常見故障，并針對這些故障，提出具體的解決措施。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器;故障;維護(hù)

中圖分類號：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）10-0040-03

Abstract： At present， high-voltage frequency converter has been widely used in all walks of life because of its remarkable energy-saving effect. But in the daily use process， high-voltage frequency converter will inevitably appear various faults. Therefore， this paper mainly analysed the common faults of high voltage frequency converter， such as power unit faults， modulation board faults， circuit wiring faults， fan faults， and put forward specific solutions to these faults.

Keywords： high voltage frequency converter;fault;maintenance

由于高壓變頻器具有效率高、調(diào)速范圍寬、調(diào)速精度高、起制動平穩(wěn)、可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速及節(jié)約電能等優(yōu)點(diǎn)，因而，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。但在具體應(yīng)用過程中，高壓變頻器也會出現(xiàn)較多故障，而加強(qiáng)對高壓變頻器的故障研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

高壓變頻器的安裝環(huán)境要求最高溫度40℃，最低環(huán)境溫度-5℃。經(jīng)過大量研究可知，高壓變頻器的故障率隨溫度升高而成指數(shù)上升，隨著溫度的升高，使用壽命指數(shù)不斷降低;環(huán)境溫度每升高10℃，高壓變頻器的使用壽命會減半。此外，高壓變頻器運(yùn)行情況是否良好，和環(huán)境的清潔度也存在較大的關(guān)系。夏季是高壓變頻器故障的多發(fā)期，只有通過良好的維護(hù)保養(yǎng)工作，才能減少設(shè)備故障的產(chǎn)生[1]。

1 功率單元常見故障與維修

1.1 故障現(xiàn)象

當(dāng)變頻器高壓電與控制電均送之后，工藝現(xiàn)場控制面板顯示變頻器無法就緒，高壓變頻器報(bào)警燈亮，操作柱綠燈亮，開車之后紅燈閃爍一下，接著綠燈亮，但電機(jī)沒有正常啟動，變頻器故障指示燈亮，出現(xiàn)“C2 Link”“Input Protection Fault”“C2 ControlPower”等故障，初步判斷是因?yàn)檎{(diào)制板IVIB存在問題。更換完IVIB板后，故障仍為C2 Link，判斷C2單元內(nèi)部短路。

1.2 故障分析及過程處理

技術(shù)人員直接將C2單元拆下，打開C2單元蓋板，發(fā)現(xiàn)整流橋母排的位置有放電痕跡，整流二極管表面還有明顯的放電焦化痕跡。通過檢查單元熔絲，發(fā)現(xiàn)C2單元輸入熔絲熔斷。之后，利用三相自耦調(diào)壓器進(jìn)行充電測試，輸入電壓為100VAC時，單元直流母排電壓為142VDC。將C2單元直接裝入變頻器，并對其進(jìn)行三相自耦調(diào)壓器升壓實(shí)驗(yàn)，之后，將三相自耦調(diào)壓器接入主變壓器二次側(cè)C2繞組，將C3單元直接轉(zhuǎn)移到C2單元，其電壓提升到430VAC，除C3單元外，所有單元的控制板電源燈全亮。為了進(jìn)一步明確故障狀態(tài)，給變頻器送高壓電，之后，變頻器出現(xiàn)“C2 Link”及“C3 link”，斷開高壓以后進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)C2單元熔絲熔斷，從而判斷C2單元內(nèi)部絕緣已經(jīng)損壞。將C2單元更換二極管和絕緣紙后裝入變頻器內(nèi)，并更換熔斷的熔絲，送高壓電后變頻器投運(yùn)正常。

2 調(diào)制板常見故障與維修

2.1 故障現(xiàn)象

本文以西門子高壓變頻器為例進(jìn)行分析。西門子高壓變頻器出現(xiàn)致命啟動中斷、驅(qū)動器不通信、變頻器故障報(bào)警燈亮、擠出機(jī)不能開車的故障現(xiàn)象。在工作中，先對控制單元和柜體進(jìn)行清掃，然后重新插拔插件，之后出現(xiàn)輸入保護(hù)、控制柜指示燈不亮、所有風(fēng)機(jī)不工作、A/D硬件報(bào)警燈故障[3]。

2.2 故障分析及過程處理

技術(shù)人員檢測變頻器電壓輸出A相、C相位3kV，而B相位6kV，其頻率波動保持在40～60Hz。在開關(guān)全部關(guān)停后對A、B、C三相進(jìn)行檢測，A、C相電壓為1.5kV左右，但B相為0，由此判斷電壓檢測元件出現(xiàn)了問題，且I/O板也出現(xiàn)問題，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)確。直接搖出高壓側(cè)開關(guān)，在下口掛三相短路接地線，測量變頻器HXG-2電源模塊電壓，如果此模塊出現(xiàn)問題，變頻器就報(bào)“Power supply”，可測量TB1 48/50端子，帶負(fù)載電壓為2.1V，不帶負(fù)載為5V。更換I/O板之后，風(fēng)機(jī)啟動，故障燈和報(bào)警燈亮;更換CPU板，風(fēng)機(jī)未啟動，其他故障消失，測量控制電壓，三相電壓不平衡。控制電源斷電重啟之后，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，變頻器也處于正常狀態(tài)，全部恢復(fù)控制送電后風(fēng)機(jī)依舊不運(yùn)行，存在故障。

通過上述處理，判斷是調(diào)制板出現(xiàn)故障。更換調(diào)制板后，報(bào)警消除，可以正常開車。通過分析原因，發(fā)現(xiàn)調(diào)制板數(shù)據(jù)接口的位置上存在防護(hù)漆，導(dǎo)致插接口本身接觸不良，從而導(dǎo)致相關(guān)單元出現(xiàn)故障。進(jìn)行防護(hù)漆刮磨處理，重新插接數(shù)據(jù)線，報(bào)警消失。

3 回路接線常見故障與維修

高壓變頻器的控制系統(tǒng)包含主控板、信號板、觸摸屏等，任何部件出現(xiàn)損壞，都會對系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，風(fēng)機(jī)變頻器外部出現(xiàn)故障，在短時間內(nèi)電壓消失，在恢復(fù)過程中電源出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，最終顯示為失壓重啟跳閘。

通過測試與檢查發(fā)現(xiàn)：在高壓變頻器及電機(jī)電源接線正確的情況下，風(fēng)機(jī)變頻柜中的高壓相線交叉接線出現(xiàn)了錯位的現(xiàn)象，導(dǎo)致短時間失壓，在重啟之后又會出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象。在使用高壓變壓器的過程中，部分高壓變壓器不具備在短時間失壓之后重啟的功能，所以，當(dāng)其出現(xiàn)電源短時間失壓之后，電壓再恢復(fù)是不會重啟的。綜上可知，高壓變頻器雖然擁有失壓之后的重啟功能，但電路若在接線方面出現(xiàn)錯誤，將會影響其功能的實(shí)現(xiàn)，即無法有效重啟[4]。

針對這一故障，最好能與技術(shù)人員、廠商相互溝通，全面檢查內(nèi)部電路的實(shí)際接線情況，及時糾正出現(xiàn)錯誤的線路。

4 風(fēng)扇常見故障與維修

高壓變頻器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，顯示為重故障。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)：高壓變頻器內(nèi)部的冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)故障，導(dǎo)致變頻器柜內(nèi)環(huán)境溫度上升，進(jìn)而致使高壓變頻器停止運(yùn)行而跳閘。在原本的設(shè)計(jì)中，當(dāng)冷卻風(fēng)扇出現(xiàn)故障之后，如果是輕故障，高壓變頻器不應(yīng)有跳閘的現(xiàn)象發(fā)生;如果高壓變頻器的功率單元或柜出現(xiàn)故障，此時變頻器才會發(fā)出“重故障”報(bào)警，且高壓變頻器在正常運(yùn)行時有跳閘現(xiàn)象發(fā)生。

在對高壓變頻器進(jìn)行使用觀察后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，任何一個冷卻風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，在短時間內(nèi)柜中的溫度不會出現(xiàn)較大的變化，變頻器依舊可以正常運(yùn)行。如果此時將變頻器故障改為“變頻器輕故障”，接到報(bào)警后檢修人員有一定的處理時間，可避免變頻跳閘;功率單元中的4個冷卻風(fēng)扇一旦出現(xiàn)故障，幾秒鐘內(nèi)模塊溫度迅速升高，如改報(bào)“變頻輕故障”，接到報(bào)警后檢修人員沒有處理的時間，故不能改報(bào)輕故障[5-9]。

針對上述故障，可采取以下解決措施。①將冷卻風(fēng)扇故障調(diào)整為輕故障，減少變頻重故障跳閘次數(shù);②定期清洗濾網(wǎng);③開展針對性檢查，定期維護(hù)。

5 欠電壓故障及維修

高壓變頻器功率模塊中的直流回路電壓無法滿足額定值的要求，其造成的運(yùn)行影響主要是：第一，變頻器過載或者是過流，直接影響變頻器的正常運(yùn)行;第二，影響控制回路本身的正常工作?？刂苹芈沸枰谥虚g直流母線來取電壓實(shí)現(xiàn)采樣比對，一旦電壓過低，就會出現(xiàn)較大的采樣測量誤差，嚴(yán)重時，會影響控制回路的正常工作。

在實(shí)際處理過程中，要做到以下幾點(diǎn)。第一，在進(jìn)行基建或者是技改時，合理選擇變壓器容量。在實(shí)際工況下，如果同一供電母線之下的變頻器周邊有大容量用電設(shè)備頻繁啟動，應(yīng)盡量增加供電變壓器容量，減小電壓跌落幅度;如果啟停數(shù)不是很頻繁，可以選用具有來電自啟動功能的變頻器。第二，增強(qiáng)欠電壓檢測電路的可靠性。在檢測欠電壓的過程中，需要關(guān)注欠電壓檢測電路在軟件方面的抗干擾性很強(qiáng)，因?yàn)榍冯妷汗收系膶?shí)時性要求不高，一般很少因干擾造成誤報(bào)欠電壓故障。

6 小型電源老化故障與維修

在一次正常運(yùn)行過程中，高壓變頻器出現(xiàn)跳閘的現(xiàn)象。通過進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，其高壓變頻器柜中的小型電源出現(xiàn)老化，最終導(dǎo)致高壓變頻器控制電源以及PLC控制臺都出現(xiàn)了失電現(xiàn)象。

針對這一種問題，需要用大型電源替換高壓變頻器之中的小型電源，簡化中間步驟，以保證電源可靠性的全面提升。

7 環(huán)境引發(fā)的故障及維修

高壓變頻器內(nèi)部元件對環(huán)境及溫度要求比較嚴(yán)格，運(yùn)行中多次出現(xiàn)因溫度較高，功率模塊切旁路運(yùn)行（輕故障），致使變頻器不能長期滿額運(yùn)行，影響鍋爐運(yùn)行。為了滿足安全運(yùn)行的要求，要把溫濕度控制在合理范圍內(nèi)。高壓變頻器在一次運(yùn)行之中出現(xiàn)跳閘，其故障報(bào)告就會顯示為重故障跳閘。通過相應(yīng)檢查發(fā)現(xiàn)，高壓變頻器停止運(yùn)行主要是因?yàn)槠鋬?nèi)部空調(diào)出現(xiàn)了故障，故障原因主要是內(nèi)部電路出現(xiàn)問題，這會進(jìn)一步增高高壓變頻器室內(nèi)的溫濕度，一旦溫濕度增高，就會損壞相應(yīng)元件，最終影響高壓變頻器本身的正常運(yùn)行。

針對這一問題，可以在變頻器室內(nèi)安裝對應(yīng)的空水冷卻裝置，在滿足水氣交換的基礎(chǔ)上，滿足對高壓變頻器室內(nèi)溫度的合理控制。同時，安裝排風(fēng)通風(fēng)管道，確保室內(nèi)保持干燥。

在使用高壓變頻器的過程中，要注重日常維護(hù)。但是，在多方面因素的影響下，日常維護(hù)可能落實(shí)不到位，最終引發(fā)故障。因此，針對高壓變頻器的各方面故障，要及時檢查，嚴(yán)格按照故障原因采取有效的處理與維護(hù)措施，降低發(fā)生故障的可能性。

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